物联网x工业4.0:创建未来数字工厂

2022/03/25
与前三次革命一样,工业4.0旨在利用最新技术改造制造业。这一次,是先进的信息和通信技术创造了物联网。工业4.0将物联网与人工智能、ML(机器深度学习)和机器人技术结合起来,使制造业实现数字化。
物联网是工业4.0战略的一个关键部分,它致力于创建灵活和连接的数字工厂,在这里,系统的所有部分之间的通信都得到了促进。今天的技术,如物联网、人工智能和大数据的最佳方面是其应用范围。这些技术在工厂车间以及规划和管理等其他领域发挥作用。制造商甚至可以在价值和业务流程中整合客户和业务伙伴。

工业物联网(IIoT)有很大的潜力来改善制造业;今天,自动化和机器人几乎存在于不少的工厂。人工智能的使用也在加快,这提高了自动化和制造效率。随着制造商寻找拥抱物联网和工业4.0的方法,预计到2027年,智能制造市场价值将达到2282亿美元。以下是该行业朝着这个目标发展的一些方式。

制造业自动化中的物联网
网络物理系统(CPS)是工业4.0所设想的智能工厂的核心。CPS是在制造业的所有部分使用传感器和软件的系统。这些部分可能是机器、车辆、路线、库存和工厂建筑本身。传感器记录并保存数据,然后由计算机处理以作出决定。这些决定通过执行器和人机界面(HMIs)直接影响物理系统。

CPS利用工业物联网对自动化机器进行改进。常规的自动化机器使用软件孤立地工作。相比之下,CPS从工厂的所有资产和区域收集数据并与之共享。云计算被用来分析这些数据,以做出优化系统的决定。企业还可以使用人工智能和ML,根据以前的结果进行更智能的优化。

CPS和物联网相辅相成,创造了智能工厂。这些有竞争力的工厂减少了停机时间,提高了效率,创造了更好的产品,并占了更高的生产力。 在制造业中实施物联网的工厂报告了成本的降低和质量的提高。

物联网和工业4.0的三个好处
#1预测性维护
对于任何工厂经理来说,维护是一个主要的头痛问题。与之相关的停机时间和成本可能被证明是昂贵的。传统的定期维护方法效率低下,增加了机床破损和磨损的风险,这反过来又增加了成本。

预测性维护系统使用物联网来获得每个在役资产的实时信息。根据这些信息,系统预测出资产维护的时间。制造厂有相互连接的系统,其中有多种因素在起作用。一个地方的负荷、设计和工艺变化会影响整个工厂。基于物联网的预测性维护和云计算在这种情况下找到了很大的用途。该系统使用来自工厂周围资产的数据来预测维护需求。

带有物联网的智能维护管理系统也可以使用AI和ML。这些可以考虑所有系统对制造的影响,以随着时间的推移做出更好的准确预测。

预测性维护因其对底线的影响而得到特别关注。根据麦肯锡的报告,预测性维护可以减少10-40%的成本和50%的停机时间。这些改进会影响工厂的效率,甚至带来间接成本的下降。为了保持竞争力,未来的数字化工厂将发现预测性维护是不可避免的。

#2智能物流管理
在Covid-19大流行期间,制造业面临前所未有的条件,包括社会距离要求、工人短缺和劳动力规模限制。所有这些情况都极大地影响了工厂和仓库。

物流是任何企业的命脉。当多个部门的物流面临挑战时,世界遭受了供应链的破坏,而这些挑战正加速我们向更智能的物流管理迈进。

工厂可以在物流的许多领域使用物联网。从库存和材料处理开始到内部运输和航运,物联网可以帮助提高物流管理的准确性和效率。物联网在这些领域的主要帮助方式是通过资产的实时位置和状况数据。这有助于优化使用和库存储备,更好的资产跟踪,以及材料处理系统,减少事故和资产损失。有关生产和运输的信息可以与合作伙伴和客户共享。

亚马逊的仓库使用物联网和机器人技术来优化其系统,人类与相互连接的机器人协同工作。这种将人类和科技相结合的方法使亚马逊成为仓储业的领导者。其他企业有望效仿他们的成功模式向前发展。随着工业4.0的发展,预测性维护市场从2021年到2030年预计将以31%的年复合增长率增长。

#3大数据和云计算
实时数据收集是数字工厂和采用物联网的一个关键好处。所有工厂资产上的传感器收集大量有价值的数据。这些数据可以提供对工厂性能的重要见解。

现在,只有一小部分数据在决策中得到了实际利用。这些决策可能与生产、库存水平或预测的变化有关。通过云计算和大数据,企业可以从数据中产生无价的洞察力。

工厂中的物联网和CPS确保你拥有来自所有系统的数据。云计算将这些数据转换为有用的信息。通过可视化和相关性分析,问题被识别出来,并对原因做出假设。为解决这些问题而创建的解决方案被实施,以测试该假设。人工智能被用来计算变化的影响和参数的最佳范围。这种数据流和高级分析有助于解码复杂的制造过程和系统。

数字工厂的未来:IIoT和工业4.0
IIoT和工业4.0正在为制造业创造新的机会和可能性。数字化工厂是制造业的未来,早期采用者将拥有优势。尽管如此,重要的是要记住,这些技术中的许多都在不断改进。企业必须提前计划,制定技术采用战略,以保持竞争力。

翻译自IoT For All